English Deutsch
Новости
Эксперты отвечают

Откуда хобот у слона и как работает ДНК?

Den Den (письмо в Редакцию): Хотел бы задать три вопроса, возникшие после посещения Музея им. Дарвина в Москве: 1) Как ученые определяют принадлежность к хищникам или нехищникам первых существ на земле, следы которых остались только в окаменелостях (возможность определить по зубам, как я понимаю нет) ? и какие факторы эволиции способствовали появлению хищников или не хищников из простых одноклеточных? 2) Как я понял было два больших вымирания существ - а какова причина первого вымирания? (под вторым я понимаю вымирание динозавров). 3) Очень удивили предки текущих животных - а какие факторы послужили росту хобота у слона? Необходимость поливать себя в жаркую погоду и доставать пищу с деревьев? Заранее спасибо за ответы!

Станислав Дробышевский: 1) Существует огромное количество современных существ, питающихся самыми разными способами. Сравнивая древние останки с современными известными, можно узнать о питании даже по отпечаткам ног, фалангам и рёбрам. Иногда же сохраняется не так мало, и ротовой аппарат более-менее установим, так что тип питания определить вполне можно. Факторы появления хищничества - наличие ресурса, то есть тех, кого можно съесть. Если есть доступная еда, рано или поздно возникнет тот, кто будет её есть. Хищником быть по-своему выгодно, ведь можно получить калорий много и сразу.

2) Я так понимаю, Вы говорите про пермь-триасовое вымирание. Подробно про его причины Вы можете прочитать в книге Еськова "Удивительная палеонтология". А краткая суть такая: материки из единой Пангеи стали расползаться, климат стал меняться, да к тому же появились насекомые с водными личинками, которые выносили фосфор и прочие микроэлементы из вод на водоразделы. В то же время возникли растения с нормальными корнями, которые закрепили почвы, что препятствовало стоку обратно в воды. В сумме, это привело к фитопланктонному кризису (водорослям не хватало микроэлементов), отсюда - зоопланктонный кризис, отсюда - вымирание всех более высоких трофических уровней.

3) Предки слонов были с виду чем-то типа тапира, своим недохоботом они загребали водные растения себе в рот. Дальше - больше, хобот оказался очень полезным многофнкциональным инструментом, вот и вырос до нынешнего великолепия. 

Вадим: Пож-та объясните/поправьте: главный (единственный?) носитель наследственной информации цепь ДНК (по крайней мере гены в кодирующей части) можно ассоциировать с описанием набора белков-кирпичей (или инструкций по их изготовлению), из коих строится организм. Где и как в зиготе зашита информация о том, когда, куда и какие белки требуются, т.е. архитектурная схема будущего организма, программа экспрессии генов (вкл/выкл), дифференциации клеток и пр.? В ДНК? Как можно в нескольких миллиардах фактически бинарных значений зашифровать безумно огромный массив информации о структуре организма из триллионов сложно взаимодействующих клеток? Спасибо. 

Светлана Боринская: Сама по себе программа развития организма, закодированная в ДНК, не работает. Для ее реализации нужны "запускающие" сигналы, которые поступают из клетки и из внешней среды (для млекопитающих сигналы извне идут через организм матери). "Архитектура" определяется последовательностью включения генов. А эта последовательность, в свою очередь, определяется сигналами от других генов и из цитоплазмы клеток. Сигналы могут поступать в виде регуляторных белков, связывающихся с ДНК и включающих или выключающих гены, или в виде особых маленьких молекул РНК (микроРНК), которые не кодируют белки, но участвуют в регуляции процессов их синтеза. Процесс развития не детерминирован жестко, он вероятностный и основан на командах "если ..." =>"сделай так". "Если" - это концентрации белков, микроРНК и некоторых важных метаболитов в клетках, наличие определенных сигнальных молекул, а "сделай так" - это включи/выключи определенные группы генов. Работа конкретных наборов генов ведет к росту, дифференцировке клеток и морфогенезу (перемещению клеток, а также запрограммированной смерти нужных групп клеток).

Последовательная более или менее скоординированная реализация команд и ведет к формированию схемы тела.

Более подробно можно посмотреть в учебниках, например Гилберт С. Биология развития в (3-х томах), его текст доступен в интернете.

Письмо в редакцию: Краткий вопрос Александру Маркову - каковы по его мнению причины, по которым за последние 20 тысяч лет мозг человека стал уменьшаться, ну и главное каким образом, при помощи какого механизма отбора, по его мнению, это могло происходить? Могли ли на этот процесс повлиять трудные, по сравнению с животными, человеческие роды?  И действительно ли у человека роды труднее, и опаснее для жизни матери, чем у других млекопитающих?

Александр Марков: Не скажу за всех млекопитающих, но определенно труднее и опаснее, чем у других больших человекообразных обезьян (см., например: 

Karen Rosenberg, Wenda Trevathan, 1995. Bipedalism and human birth: The obstetrical dilemma revisited). Теоретически, это обстоятельство может способствовать отбору на уменьшение мозга, равно как и отбору на рождение детей на более ранних стадиях развития. Кроме того, большой мозг требует для своей работы, а главное - для своего развития больших энергетических затрат. Это ведет к росту нагрузки на родителей, и соответственно, к снижению среднего числа детей, которых может вырастить пара родителей. Поэтому следует ожидать, что если по каким-то причинам положительное влияние большого мозга на приспособленность (т.е. на выживаемость и эффективность размножения) снижается, то мозг будет уменьшаться.

Свои соображения по поводу возможных причин уменьшения мозга в последние 20-30 тысячелетий я изложил в книжке "Эволюция человека" (том 2, глава 4). Вот цитата оттуда:

"...Пока в среде не очень много мемов, интеллект резко повышает конкурентоспособность. Однако преимущества высокого интеллекта сглаживаются, когда среда насыщается легкодоступными мемами. Эволюционная редукция интеллекта может иметь место и в том случае, когда зависимость репродуктивного успеха от количества усвоенных мемов становится слабее... По мнению авторов, в современном человечестве наблюдается и то и другое. Поэтому есть все основания ожидать, что если сейчас в человеческой популяции и происходит эволюция разума, то направлена она не в сторону поумнения, а как раз наоборот.

Как ни грустно, но это модельное предсказание подтверждается антропологическими данными. Рекордные показатели среднего объема мозга были достигнуты сапиенсами в начале верхнего палеолита (около 40–25 тыс. лет назад). С тех пор и до сегодняшнего дня средний объем мозга людей если и менялся, то в сторону уменьшения. По данным С. В. Дробышевского, около 27–25 тыс. лет назад средний объем мозга людей начал уменьшаться. Начиная с 10 тыс. лет назад эта тенденция стала особенно заметной. Отчасти это может быть связано с климатическими изменениями, поскольку у нашего вида «имеется хотя и не строгая, но явная закономерность увеличения длины тела и массы мозга в периоды оледенений и уменьшения в периоды потеплений» (Дробышевский, 2010). 10–12 тыс. лет назад как раз началось очередное межледниковье – теплый период между оледенениями. Но возможна и иная интерпретация. Верхнепалеолитическая «культурная революция» привела к резкому увеличению объема полезной информации, передающейся из поколения в поколение путем культурного наследования. Иными словами, люди стали получать гораздо больше ценных знаний и навыков от родителей и соплеменников. Культурная среда так насытилась полезными мемами, что в дальнейшем людям для выживания и успешного воспроизводства, по-видимому, уже не требовался такой высокий интеллект, как прежде. Если не нужно до всего доходить своим умом и огромный объем готовых полезных знаний тебе в детстве взрослые скармливают с ложечки, то можно обойтись и мозгом поменьше, раз уж это такой дорогой орган. То же самое можно сформулировать в более оптимистичной манере: благодаря развитию культуры люди стали использовать свой мозг эффективнее, и поэтому его масса стала менее важна, чем «качество наполнения». Кроме того, по мере развития трудовой специализации знания и навыки распределялись между членами общины. Не обязательно все помнить самому, если в любой момент можно спросить у «специалиста». Все это могло привести к тому, что наметившаяся свыше двух миллионов лет назад эволюционная тенденция к увеличению мозга дала «задний ход» с расцветом культуры."

Вадим: Скажите пожалуйста, есть ли статьи, исследования, научные работы либо хоть какая-то достоверная информация по поводу связи географии и групп крови представителей различных стран / наций / археологических находок древних людей и анализ этой связи.

Что-то вроде этого.

Светлана Боринская: Исследования географии распределения групп крови были начаты супругами Гиршфельд во время I мировой войны. Они определяли группу крови солдат и заодно спрашивали, откуда те родом.

В 1950-е годы английским исследователем  Артуром Мурантом был создан атлас частот разных групп крови у населения разных стран, считающийся классической работой: Mourant A.E., Kopec A.C.,  Domaniewska-Sobczak K. (1976) The distribution of the human blood groups and other polymorphisms. London: Oxford University Press. 1055 p. (первое издание в 1954 году) 

Рецензия на книгу Муранта, в которой поясняется ее содержание и значение.

Л.Л.Кавалли-Сфорца, один из известнейших популяционных генетиков мира, использовал данные Муранта в своей книге "История и география генов человека" (Cavalli-Sforza LL, Menozzi P, Piazza A (1992) The History and Geography of Human Genes. New Jersey: Princeton University Press. 413 p.)

Историю исследования групп крови можно прочесть в книге Брайана Сайкса. Семь дочерей Евы. Глава 3.

Сейчас определение групп крови переходит от серологических методов к прямому анализу ДНК, так что можно ожидать появления более детальных генетических данных. Впрочем, и без этого группы крови относятся к наиболее изученным на популяционном уровне признакам человека.

ABO allele-level frequency estimation based on population-scale genotyping by next generation sequencing BMC Genomics 201617:374

Карты распределения частот групп крови в мире

Для населения бывш. СССР сведения о распределении групп крови обобщены в книге  "Генофонд и геногеография народонаселения" (Под редакцией Ю.Г. Рычкова). Том 1. Генофонд населения России и сопредельных стран. СПб.: Наука. 2000. 611 c.

Иван Грухин: Добрый день! Уже много было озвучено про различные методы датирования, но мне пока не встречалась информация о быстродействии этих методов. Грубо говоря, сколько проходит времени от помещения образца в анализатор до получения результата у разных методов? 

Булат Хасанов: Современные методы измерений (такие как ускорительный масс-спектрометр, например) позволяют определить радиоактивность образца довольно быстро, за часы. Однако перед самим измерением необходимо образец подготовить. В случае радиоуглеродного анализа необходимо отделить углерод образца от постороннего углерода, попавшего в образец, пока тот тысячи лет находился в грунте. А потом этот углерод следует перевести в форму, подходящую для измерительного прибора (например в графит). Для разных материалов методы подготовки проб разные, и время, которое такая подготовка занимает, тоже разное. Для костей, например, оно составляет в среднем около месяца. Для люминесцентных методов датирования важно выделить минерал с подходящими свойствами, например кварц. Такое выделение тоже может занимать недели. У каждого из методов датирования свои особенности, но общее правило такое - само измерение проходит сравнительно быстро (часы - сутки), а вот подготовка проб занимает гораздо более продолжительное время (недели).


06 октября - Ученые Против Мифов в Москве

Интересно

Поскольку эти крайне забавные и любознательные представители живущего рода Simiae, на которых невозможно смотреть без восторга и изумления, столь похожи на человека, естествоиспытатели должны всячески стараться понять их. Приходится только удивляться, почему столь жаждущий новых познаний человек поступал до сих пор так неблагоразумно, что не попытался рассеять мрак, окружающий Troglodytes, своих ближайших родственников ... Что, спрашивается, может доставить человеку (не исключая даже и самих монархов) большее удовольствие, нежели созерцание рядом с собой этих столь домашних животных, которыми никогда не надоест любоваться? Разве трудно Королю достать этих животных, за что, безусловно, вся нация склонится перед ним в благодарном поклоне?

Catalog gominid Antropogenez.RU